Untitled - Société linnéenne de Lyon

- 4 SÉANCES ORNITHOLOGIQUES :
Le deuxième jeudi de chaque mois à 18 h 30, Centre Pierre Mendès-France, salle n° 27 ,
deuxième étage .
Jeudi 13 janvier : exposé du Dr J . POPINET .
Compte rendu de la séance du 8 novembre 199 9
LES PLANTES ET LE FROI D
par Paul
BERTHET .
Les plantes sont des êtres vivants « ectothermes » (on disait autrefois « poïkilothermes » ,
comme la majorité des animaux : tous les invertébrés, et, chez les vertébrés, les poissons ,
amphibiens et reptiles . C'est à dire qu'elles ne produisent pas, ou très peu, de chaleur,
étant toujours à peu près à la température ambiante . Au contraire, les vertébrés supérieurs, oiseaux et mammifères, sont « endothermes » (autrefois « homéothermes »), c'es t
à dire que leur température interne est régulée à un niveau relativement constan t
(animaux « à sang chaud ») .
Les végétaux ne peuvent donc se défendre du froid en dépensant de l'énergie . La
notion de froid est d'ailleurs fort imprécise et toute relative . Elle n'est, bien sûr, pa s
la même pour un Gabonais ou pour un Yakoute . La notion de « basse température » l'es t
tout autant . En particulier, « froid » et « gel » sont des notions différentes .
Les plantes natives des régions équatoriales subissent des températures variant entr e
d'étroites limites, oscillant entre 18 et 32° . En dessous de 18°, elles ont froid . Ce son t
les plantes connues dans nos régions comme plantes « de serre chaude » . Si la température se maintient un temps plus ou moins long (variable avec les espèces) en dessou s
du minimum auquel elles sont habituées, leurs feuilles se flétrissent comme si la plant e
manquait d'eau (l'arrosage agraverait les choses), jaunissent puis tombent, et la plant e
finit par mourir. Le gel n'est pas, bien sûr, en cause ; c'est simplement que leur métabolisme enzymatique n'est pas « conçu » pour fonctionner à des températures jamai s
réalisées dans leur milieu naturel . Ce type de plantes ne peut survivre en plein-air dan s
nos jardins, même en été .
Dans nos régions, pour les plantes indigènes ou celles qui sont introduites de région s
connaissant à peu près le même type de climat, c ' est surtout le facteur gel qui intervient .
Les plantes de ces régions sont évidemment insensibles aux gels courants, sinon elles n' y
existeraient pas . Mais il se produit des gels d'intensité inhabituelle : -15 ou -20°, qu i
reviennent irrégulièrement, tous les 15 ou 20 ans . Quelques dégâts se produiront alor s
sur certaines espèces, mais elles auront généralement le temps de se refaire une sant é
avant un nouvel épisode très froid.
Beaucoup de plantes introduites de régions moins froides que les nôtres surviven t
cependantt à nos gels normaux, mais elles disparaissent en cas de gels exceptionnels . C'es t
l'occasion de se lamenter, mais aussi de faire des observations intéressantes sur leu r
résistance, parfois inattendue .
EFFETS DU GEL SUR LES PLANTES .
Il y a d'abord un effet spectaculaire visible sur beauoucp de plantes herbacées e t
sur les arbustes qui gardent leurs feuilles en hiver : Aucuba, Laurier-cerise (Prunus
laurocerasus), Laurier d'Appolon (Laurus nobilis) : les feuilles flétrissent, pendent ,
prennent un aspect translucide de légumes surgelés, deviennent cassantes . Ceci se manifeste dès 0° ou un peu en dessous .
Si le dégel intervient, deux cas sont possible s
- Tout redevient normal ,
- La plante meurt .
Ceci dépend des plantes et du degré atteint par le froid . Que s'est-il passé dans
chacun de ces deux cas ?
Pour le comprendre, examinons la structure d'une cellule végétale . Il y a deux parties
essentielles :
- Une paroi, dite « squelettique », car elle constitue une armature plus ou moin s
rigide . Sa composition est complexe, mais c'est la cellulose qui y prédomine . Pour cett e
raison, on l'appelle couramment la paroi cellulosique . Cette cellulose de la paroi de s
cellules, nous la retrouvons dans quantité d'objets de la vie courante, papier, coton, d'o ù
elle provient précisément de la paroi des cellules végétales . La paroi cellulosique es t
inerte, non vivante, comme, par exemple, nos cheveux ou nos ongles . Elle est imbibée
d'eau, comme le serait du papier-filtre ou du coton hydrophile .
5 - Un contenu cellulaire, dit « protoplasme », qui, lui, est vivant et extrêmement fragil e
et complexe, constitué de cytoplasme, gelée qui renferme le noyau et un grand nombr e
d'organites intracellulaires (mitochondries, chloroplastes, ribosomes, etc. . .) ainsi que l a
vacuole caractéristique de la cellule végétale, qui renferme une solution aqueuse trè s
diluée de diverses substances . Le cytoplasme est lui'-même imbibé d'eau .
Ces deux parties de la cellule se comportent différemment en cas de gel .
- Gel de l'eau imprégnant la paroi cellulosique : ceci correspond au cas décrit ci dessus : feuilles translucides, cassantes . Des cristaux de glace sont apparus dans la paro i
cellulosique, mais ce gel n'a pas de répercussions fatales, car la paroi n ' est pas vivante .
Il s'agit, en somme, d'un gel extracellulaire . Si le gel se limite à l'eau qui imprègne l a
paroi, le dégel permettra un retour aux conditions antérieures .
- Gel de l'eau imbibant le protoplasme, c 'est à dire le contenu vivant de la cellule :
les cristaux de glace bouleversent irrésistiblement les délicates microstructures, ce qu i
entraîne la mort de la cellule .
Pour survivre au gel, les plantes doivent donc s'arranger pour éviter le gel intracellulaire, celui qui affecterait le protoplasme . Comment certaines d'entre elles y arriventelles ? Deux procédés sont utilisés par la cellule .
- Intervention d'un antigel : les substances dissoutes clans la vacuole abaissent so n
point de congélation ; il s'agit de sucres et de sels minéraux . Mais comme ces substance s
sont peu concentrées, ceci ne protège les cellules que jusqu'à -4 ou -5° . Mais certaine s
larves d'insectes ont des cellules dont la forte teneur en glycérine peut les protége r
du gel qusqu 'à -18° . Notons en passant que la glycérine est fort proche chimiquemen t
du glycol de nos radiateurs !
- Surfusion : on peut, avec quelques précautions, réaliser une curieuse expérience .
Si l'on refroidit lentement de l'eau parfaitement pure, dans un récipient parfaitemen t
propre, en l ' absence de tout choc, on peut la maintenir liquide jusqu'à environ -38° .
Si l'on choque le récipient, ou si l'on y laisse tomber une impureté, l'eau gèle instantamment, et sa Ir mçérature remonte brusquement à 0°, car l'eau ne peut geler qu'à 0° !
Ce phénoinene se manifeste en météorologie dans le cas du verglas «vrai» ; chute de
pluie surfondue qui gèle au contact du sol (à ne pas confondre avec le « faux » verglas :
chute c'. : pluie « normale » sur un sol gelé, bien que le résultat soit le même dans le s
deus cas : une patinoire !) .
La plupart des plantes résistantes au gel utilisent la surfusion . Les feuilles de pomme
de terre la pratiquent jusqu'à -6°, mais meurent à -8" . Bien d'autres plantes resten t
en surfusion beaucoup plus bas : -43" pour les boutons floraux d'un Rhododendron .
Ce gain de 5° sur les fatidiques -38° est probablement dû à la présence de substance s
dissoutes dans l ' eau de la cellule . Quand la surfusion cesse, des cristaux de glace s e
forment dans le contenu cellulaire et le désorganisent . Cependant, si le refroidissemen t
est très rapide, les cristaux restent minuscules (0,05 millième de millimètre, mesur e
obtenue aux rayons X), et ce n'est pas grave pour la cellule . Par exemple, les cellule s
d'épiderme d'oignon sont tuées à -10", mais survivent si on les plonge dans l'azot e
liquide, à -180° . On sait que le sperme et les très jeunes embryons, de quelques cellules ,
peuvent être conservés de cette manière .
VARIATION
DE
LA SENSIBILITÉ AU FROID .
Pour une plante donnée, elle varie beaucoup selon les circonstances .
L'humidité agrave la situation : des feuilles d'eucalyptus supportent -10" si elles son t
sèches, mais seulement -2 à -4° si elles sont mouillées . Beaucoup de cactées résistent
en hiver à de forts gels (-10 à --25°) si elles sont gardées au sec, mais ne supportent
pas le froid humide, même modéré . Le polypode vulgaire supporte -20° quand il es t
hydraté, mais -50° quand il est partiellement déshydraté (feuilles flétries) .
L ' état physiologique de la plante intervient aussi : la résistance n'est pas la même
tout au long de l'année ; elle est bien plus forte en hiver qu'en été . Expérimentalement,
des bourgeons de pommier sont détruits à -5° en juillet, mais supportent -35° e n
janvier . A noter que le même phénomène se produit chez les animaux : un carabe qu i
supporte -35° en hiver est tué à -6° en été .
Les divers organes n'ont pas le même comportement vis à vis du gel : les feuille s
de mûrier supportent 180 jours à -5°, 30 jours à -10°, 10 jours à -20°, et seulemen t
une demi-journée à -30° .
L'alternance gel-dégel est très nocive . Par exemple, avec une certaine espèce, pou r
sept alternances successives de gel et de dégel, le seuil de sensibilité des cellules remonte
de -21 à -13° . Conclusion pratique pour nos jardins : ne pas planter en exposition sud
des plantes sensibles au gel, contrairement à ce que l'on aurait tendance à faire, un e
plante gelée doit le rester toute la journée, donc ne pas recevoir le soleil, qui, souvent,
brille lors des journées froides .
Bull . mens Soc . linn . Lyon, 2000, 69 (1)
- 6 La rapidité du dégel intervient aussi ; un dégel rapide cause des dommages, un dége l
lent est plus favorable à la survie . Des feuilles gelées à -15°, plongées dans de l'eau à
20° sont tuées ; elles survivent si on les place quelques minutes à -5°, puis à -2°, pui s
dans l'eau à 20° .
QUELQUES RECORDS DE RÉSISTANCE
AU GEL .
Les spores de champignons et les bactéries résistent à -250° (température de l'hélium
liquide), même hydratées . Ce n'est pas surprenant : leur très petite taille permet u n
refroidissement instantané, les cristaux de glace restent minuscules et respectent les fine s
structures protoplasmiques . Mais ce qui est plus gros, graines, cellules de levures, mycélium de champignons) ne supporte ces températures qu'à l'état déshydraté .
Chez les plantes supérieures : les conifères arctiques (pins, sapins, épicéas, mélèzes )
supportent -70° au niveau de leurs bourgeons . Rosa rugosa, de Sibérie, également . Rosa
canina, notre églantier commun, supporte là-bas -600 . Ces performances ne corresponden t
pas forcément à des espèces, mais à des écotypes de ces espèces . Il est probable que
notre Rosa canina français, transplanté en Sibérie du nord, ne pourrait résister aussi
bien que son frère indigène . Ces écotypes sont, de toute évidence, le résultat de la
sélection naturelle : les individus génétiquement trop sensibles au froid ont été éliminés .
Un problème se pose cependant : nous avons vu plus haut que la surfusion, phénomène essentiellement utilisé par la cellule pour se protéger du gel, ne s'exerçait qu e
jusqu'à -38° pour de l'eau pure . Comment se fait-il alors que certaines cellules arriven t
à supporter -70° sans que leur contenu gèle ? On pense qu'une partie de l 'eau de c e
contenu passe peu à peu dans la paroi cellulaire en « nourrissant » les cristaux de glac e
qui s'y trouvent, ce qui entrainerait une concentration accrue du suc cellulaire, donc ,
par effet « antigel », un abaissement significatif du point de congélation . Mais serait-ce
suffisant pour préserver la cellule jusqu'à -70° ?
En réalité, le mécanisme est assez énigmatique, et l'on ne sait pas pourquoi certaine s
plantes sont détruites par quelques degrés en dessous de zéro, tandis que des espèce s
très voisines du point de vue de la systématique sont capables de supporter -25° .
C'est un problème non résolu à l'heure actuelle . Aucune observation microscopique d u
contenu cellulaire, aucun procédé ultra-moderne d'analyse fine, n'a permis de mettre e n
évidence la moindre différence entre deux espèces voisines, l'une sensible au gel et l'autr e
résistante .
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUE S
LEWIrr' J ., 1980 . - Responses of plants to environmental stress . 2° ed ., vol. 1, 497 p .
Academic Press, New York - London . ISBN 0-12-44-5501-8 .
SAKAIA A. et LARCHER W ., 1987 . - Frost survival plants . Springer Verlag, Berlin . ISBN
3-450-17332-3 .
INFORMATIONS ENTOMOLOGIQUE S
Tous les entomologistes amateurs de coléoptères connaissent l'ouvrage qu'a publié
Gaëtan DU CHATENET en 1986. Bonne nouvelle : la publication du tome 2 est annoncée pou r
avril 2000 . Un prix spécial de souscription est consenti avant cette date et des bulletin s
de souscription sont déposés au siège de la Société .
L'Union de l'entomologie français (U .E .F .) et la Société entomologique de Franc e
organisent à Paris, les 24 et 25 févrir 2000 un colloque sur le thème : « Les formations
et la transmission du savoir en Entomologie » .
L'Office pour l'information éco-entomologique (OPIE), la Société entomologique d e
France et la Société française d'odonatologie organisent en 2000 cinq formations entomologiques professionnelles :
1. Insectes aquatiques .
2. Les Ephémères .
3. Les Odonates .
4. Insectes des forêts.
5. Méthodes et techniques .
Renseignements : OPIE, B .P . 30, F -78041 Guyancourt Cedex .